Những nghiên cứu, phát minh các thiết bị tạo ra nước

(Moitruong.net.vn) – Quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa ngày càng tăng làm cho môi tài nguyên nước ngày càng cạn kiệt. Có rất nhiều nghiên cứu, phát minh ra các thiết bị tạo ra nước từ không khí hay màng lọc biến nước biển thành nước ngọt…

Thiết bị này là sáng chế của các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học California, Berkeley, Mỹ. Nó hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời, sử dụng một loại vật liệu đặc biệt gọi là khung kim loại hữu cơ (MOF).

Thiết bị nguyên mẫu đã được thử nghiệm trong điều kiện có độ ẩm từ 20% đến 30% và có thể kéo 2,8 lít nước từ không khí trong 12 giờ, sử dụng hết 1 kg MOF. Mặc dù, các nhà khoa học chỉ sử dụng thiết bị nguyên mẫu và được thử nghiệm trong những điều kiện khá hạn chế, nhưng kết quả cho đến nay rất tích cực.

Giáo sư hóa Omar Yaghi tại Đại học California Berkeley cho biết: “Đây là một bước đột phá lớn mang tính thách thức lâu dài trong việc thu hoạch nước từ không khí ở độ ẩm thấp. Hiện nay không có cách nào khác để làm điều đó, ngoại trừ cách sử dụng rất nhiều năng lượng. Còn máy hút ẩm ở nhà bạn tạo ra nước với giá lại rất đắt”.

Khác với những tấm kim loại thông thường, MOF có cấu trúc gồm các kim loại như magiê hay nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra các cấu trúc cứng, nhưng có độ xốp nhất định để chứa chất lỏng và khí. Kể từ đó, đã có hơn 20 nghìn loại MOF khác nhau được các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới tạo ra. Chúng được dùng để thu giữ CO2 và rất hiệu quả trong việc lưu trữ các hóa chất như hydro hay mêtan. Trong tương lai, chúng ta sẽ có một thiết bị sản xuất lượng nước đủ cung cấp cho một gia đình nhờ sử dụng năng lượng Mặt Trời.

Màng lọc biến nước biển thành nước ngọt

Màng lọcgraphene-oxidebiến nước biển thành nước ngọt

Sự tác động của biến đổi khí hậu khiến nhiều quốc gia đang phát triển trên thế giới có thể phải đối diện với nguy cơ thiếu nước ngọt trên phạm vi rộng.Theo dự báo của Liên hợp quốc đến năm 2025, 14% dân số thế giới sẽ gặp phải các vấn đề về thiếu nước ngọt. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học tại Đại học Manchester, Anh đã nghiên cứu ra màng lọc graphene oxide có thể lọc bỏ muối trong nước biển để thành nước ngọt.

Màng lọc này là giải pháp triển vọng cho lọc và khử muối. Nhiều nhóm nghiên cứu đã phát triển màng lọc hạt lớn tách khỏi nước nhưng để loại bỏ muối đòi hỏi kích thước màng lọc phải nhỏ hơn. Tuy nhiên, khi màng graphene oxide được tiếp xúc với nước, kích thước các lỗ sẽ tăng lên cho phép các hạt muối lọt qua các lỗ.

Để khắc phục hạn chế trên, nhóm nghiên cứu ở Đại học Manchester đã xây dựng những bức tường nhựa epoxy ở hai bên của màng lọc ngăn sự giãn nở trong nước. Điều này cho phép họ biết chính xác kích thước lỗ trong màng để tạo ra lỗ đủ nhỏ, có thể lọc tất cả các hạt muối phổ biến từ nước biển.

Ống nano carbon có thể dùng lọc nước và tái sử dụng

Các hệ thống lọc nước phổ biến hiện nay thường sử dụng than hoạt tính và silicon, các vật liệu này chỉ dùng được một lần sau đó bị bỏ đi. Trái lại, các ống nano carbon không chỉ giúp lọc nước mà còn có thể tái sử dụng, đồng thời chúng có hiệu quả loại bỏ ô nhiễm hữu cơ tốt hơn.

Nghiên cứu được thực hiện bởi  John-David Rocha và Reginald Rogers, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Rochester. Nghiên cứu ban đầu là tạo ra các ống nano carbon với đơn lớp và chất lượng cao – ống nano carbon được làm từ các tấm graphene cuộn lại, với độ dày chỉ bằng một nguyên tử carbon liên kết với nhau có hình dạng tổ ong.

Các ống nano này sau đó được sắp xếp lại theo dạng bán dẫn hoặc kim loại. Các ống bán dẫn sau đó sẽ được tích hợp vào các tấm carbon mỏng như tờ giấy, chúng đóng vai trò lọc nước bị ô nhiễm. Vì ống carbon nano là một vật liệu kháng nước, nên sẽ không có phân tử nước nào xâm nhập vào vật liệu được. Do đó, chỉ có tạp chất và chất hữu cơ ô nhiễm còn đọng lại.

Khi các tấm carbon này bão hòa vì các hạt bụi bẩn mắc lại, chúng sẽ được đưa vào lò vi sóng trong 5 phút – ở đó các chất ô nhiễm sẽ bị bốc hơi, để lại tấm vật liệu có thể tái sử dụng.

An An (t/h)